焊接機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計【焊接機(jī)器人】【四自由度】
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摘要：
一個機(jī)器人臂包括第一和第二個環(huán)節(jié),第一個環(huán)節(jié)有一個近端和遠(yuǎn)端和第二個鏈接有一個近端和遠(yuǎn)端。一個固定的滑輪,圓周表面同心第一樞軸安裝在近端結(jié)束的第一個鏈接。第二個鏈接是一個滑輪固定到第二個鏈接關(guān)于第二樞軸旋轉(zhuǎn)。一個末端執(zhí)行器固定在滑輪是末端執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)大約第三樞軸。第一皮帶傳動也提供和包括一個或多個帶連接表面之間的周向固定輪和第二個鏈接輪這樣的關(guān)聯(lián)第一個鏈接相對于固定滑輪第一樞軸轉(zhuǎn)動的第二個鏈接原因第二樞軸相對于第一個鏈接。一個或多個空轉(zhuǎn)滑輪是提供的和是回轉(zhuǎn)安裝到一個或兩個鏈接。至少一個皮帶傳動包括一個第一次帶接洽第一圓周表面的一個惰輪和第二皮帶從事第二圓周表面相同的惰輪。
1機(jī)器人臂
本發(fā)明涉及一種機(jī)械臂末端執(zhí)行器有一個位于遠(yuǎn)程端機(jī)器人的手臂大體相同的方向轉(zhuǎn)動移動無關(guān)的手臂。機(jī)器人的手臂也有至少一個惰輪位于鏈接,允許的直徑增大關(guān)節(jié),電線或其他細(xì)長的組件可以通過關(guān)節(jié)的內(nèi)部。
發(fā)明的背景
在半導(dǎo)體行業(yè),機(jī)器人手臂通常用來移動半導(dǎo)體晶片從一個位置到另一個。這是理想的設(shè)計一個機(jī)器人的手臂在半導(dǎo)體行業(yè)有末端執(zhí)行器保持相同的方向當(dāng)手臂動作徑向出入口。如前所述,例如,在美國拍號。4299533年和5064340年,機(jī)器人手臂都配備了兩個鏈接和一個末端執(zhí)行器安裝在一個末端的第二個鏈接。年底的近端第一個鏈接與滑輪安裝同軸,文中提到的“固定”輪。近端結(jié)束第二次鏈接連接到遠(yuǎn)端面積的第一個鏈接。第一次帶連接固定滑輪,滑輪的第二個鏈接近結(jié)束的第二個鏈接,而第二個皮帶連接一個住房固定在末端的第一個鏈接到一個滑輪末端效應(yīng)器。如果鏈接的長度相等,如果滑輪是這樣的比例選擇旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)結(jié)束有效第二個鏈接一關(guān)和旋轉(zhuǎn)的比率的第二個鏈接到旋轉(zhuǎn)的第一個鏈接是2,末端執(zhí)行器將剩余的固定方向但將徑向旋轉(zhuǎn)時第一個鏈接相對于固定滑輪。
雖然這種方法是有效的,它強(qiáng)加了一些嚴(yán)重的設(shè)計約束。提供所需的比率,一個相對大的末端執(zhí)行器滑輪是必要的。末端執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)1/2的旋轉(zhuǎn)第二環(huán)節(jié),滑輪在末端執(zhí)行器必須兩倍大的住房在遠(yuǎn)端第一個鏈接。當(dāng)輪最后效應(yīng)很大,它增加了重大質(zhì)量末端的機(jī)器人手臂,增加慣性和使它更難以控制精確的運動臂。
同時,提供所需的比率,第二個鏈接輪和住房在末端的第二個鏈接必須是相對小的直徑,即。、半固定滑輪的直徑。這使得它很難連接電線,氣動管,或其他細(xì)長組件擴(kuò)展從第一到第二個鄰近的鏈接通過一個空心孔出口處的第二個鏈接輪和住房。這樣的電線,管道和其他細(xì)長的組件通常是部分的控制系統(tǒng)控制末端執(zhí)行器。因此,它會期望創(chuàng)建一個機(jī)器人的手臂與足夠的空間之間的連接鏈接,以便這些電線和管道可以通過中心的聯(lián)合。機(jī)器人手臂的本發(fā)明解決問題提出更完整地描述上面和下面是。
總結(jié)的發(fā)明
根據(jù)本發(fā)明的一個體現(xiàn),一個機(jī)器人臂包括第一和第二個環(huán)節(jié),第一個環(huán)節(jié)有一個近端和遠(yuǎn)端和第二個鏈接有一個近端和遠(yuǎn)端。近結(jié)束了第一環(huán)節(jié)是連接到一個基地面積為旋轉(zhuǎn)相對于第一樞軸。近端結(jié)束第二個鏈接是面積安裝在末端的第一個鏈接,能夠旋轉(zhuǎn)大約第二樞軸,平行于第一樞軸。一個末端執(zhí)行器是連接到遠(yuǎn)端面積的第二個鏈接,能夠旋轉(zhuǎn)大約三分之一樞軸,平行于第一和第二樞軸。一個固定的滑輪,圓周表面同心第一樞軸安裝在近端結(jié)束的第一個鏈接。第二個鏈接是一個滑輪固定到第二個鏈接為旋轉(zhuǎn)與第二連接第二樞軸。第二個鏈接輪有一個圓周表面同心的第二樞軸。提供住房和固定到第一個鏈接在其遠(yuǎn)端。住房有一個圓周表面同心的第二樞軸。一個末端執(zhí)行器固定在滑輪是末端執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)大約第三樞軸和末端執(zhí)行器輪有圓周表面同心同第三樞軸。第一皮帶傳動也提供和包括一個或多個帶連接表面之間的周向固定滑輪和圓周表面的第二個鏈接滑輪,這樣旋轉(zhuǎn)的第一個鏈接相對于固定滑輪第一樞軸轉(zhuǎn)動的第二個鏈接原因第二樞軸相對于第一個鏈接。第一個皮帶傳動是安排提供一個第一轉(zhuǎn)動之間的比例的第一個鏈接相對于固定滑輪和旋轉(zhuǎn)的第二個鏈接相對于固定滑輪。第二個皮帶驅(qū)動器包括一個或多個連接的圓周表面之間的皮帶的住房和圓周表面的末端執(zhí)行器輪,旋轉(zhuǎn)的第二個鏈接相對于第一個鏈接,關(guān)于第二樞軸軸,使末端執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)對第三個樞軸相對于第二個鏈接。第二個皮帶傳動是安排提供第二個比率第二個鏈接的旋轉(zhuǎn)相對于第一個鏈接和旋轉(zhuǎn)的末端執(zhí)行器相對于第二個鏈接。一個或多個空轉(zhuǎn)滑輪提供和安裝是回轉(zhuǎn)中的一種或兩種鏈接。每個空轉(zhuǎn)滑輪定義一個第一和第二圓周表面。至少一個皮帶傳動包括一個第一次帶接洽第一圓周表面的一個惰輪和第二皮帶從事第二圓周表面相同的惰輪。
最好是,第一個比率值為2,旋轉(zhuǎn)的第一環(huán)節(jié),通過一個角8導(dǎo)致第二個鏈接輪和第二個鏈接將通過一個角的-26就第一個鏈接。因此,如果第一個鏈接穿越450年的角,這將導(dǎo)致逆時針方向第二個鏈接輪和第二個鏈接將通過一個角的900在順時針方向相對于第一個鏈接。
它也是首選,第二個比有價值的?在第二個環(huán)節(jié),通過旋轉(zhuǎn)一個角度0使末端執(zhí)行器皮帶輪和末端執(zhí)行器將通過一個角為1 / z0就第二個鏈接。例如,如果第二個鏈接將通過一個角的90
度在順時針方向,這將導(dǎo)致末端執(zhí)行器皮帶輪和末端執(zhí)行器將通過一個角的450在逆時針方向相對于第二個鏈接。
因為一個或更多的皮帶驅(qū)動器包括一個惰輪和兩個腰帶,滑輪和住房直徑不需要選擇如上所述在連接與先前技術(shù)皮帶傳動。例如,機(jī)器人臂包括一個第一導(dǎo)輪安裝在第一個環(huán)節(jié),第一個帶第一皮帶傳動嚙合第一圓周表面的惰輪和圓周表面的固定滑輪。第二個帶第一皮帶傳動嚙合第二圓周表面的第一導(dǎo)輪和圓周表面的第二個鏈接輪。
也最好,機(jī)器人臂有一個第二個導(dǎo)輪安裝在第二個鏈接。第二個皮帶傳動合意地包括第一帶擴(kuò)展從圓周年代表面的住房第一圓周表面的第二個惰輪。第二個皮帶傳動合意地進(jìn)一步包括一個第二帶延伸至第二圓周表面的第二個導(dǎo)輪的末端執(zhí)行器滑輪。最好是,比直徑的第一圓周表面的第二個惰輪對直徑的圓周表面的第二第二導(dǎo)輪超過1:1的,例如2:1。這個比率超過1:1在第二個惰輪允許一個相對較小的末端執(zhí)行器輪在一個較小的住房,或兩者,會提供比在沒有第二個惰輪。最好是,機(jī)器人手臂進(jìn)一步包括細(xì)長元件和第二個鏈接輪和住房包括一個內(nèi)部孔。瘦長的組件有魅力地擴(kuò)展從第一個鏈接通過孔,進(jìn)入第二個環(huán)節(jié)。這些細(xì)長的組件可能包括電線、光纖或氣動或液壓軟管所需操作機(jī)器人手臂。最后效應(yīng)器滑輪也可能包括一個內(nèi)部孔,細(xì)長的組件可以擴(kuò)展從第二個鏈接到末端執(zhí)行器。
最好是,機(jī)器人手臂進(jìn)一步包括一個基地和第一旋轉(zhuǎn)運動致動器連接到基地的旋轉(zhuǎn)對旋轉(zhuǎn)第一個鏈接相對于固定滑輪第一樞軸,移動末端執(zhí)行器徑向如上所述。一個進(jìn)一步的旋轉(zhuǎn)運動執(zhí)行機(jī)構(gòu)可能提供旋轉(zhuǎn)固定滑輪和第一個鏈接,整個手臂擺動對第一樞軸。
設(shè)計優(yōu)選的描述
如圖所示在圖1,一個機(jī)器人臂10安裝一基地11和有一個第一和一個第二個鏈接鏈接12 14。第一個鏈接有一個近端和遠(yuǎn)端16 18。同樣的,第二個鏈接14有一個近端和遠(yuǎn)端結(jié)束20 22。第一個和第二個鏈接12和14是最好是中空的,可以由金屬、塑料或其他合適的材料。第一個鏈接12安裝基地12為旋轉(zhuǎn)相對于基準(zhǔn)的第一樞軸28第一聯(lián)合24在近端16的第一個鏈接12。一個固定的滑輪26也安裝的第一旋轉(zhuǎn)樞軸28日在第一聯(lián)合24。固定滑輪26包括一個圓周表面30(圖3),中心與第一樞軸28。也擴(kuò)展從第一聯(lián)合24是一個軸固定到第一個滑輪32和33驅(qū)動皮帶輪固定到第一個鏈接12。驅(qū)動皮帶輪33是連接到第一個旋轉(zhuǎn)運動執(zhí)行機(jī)構(gòu)35所以第一傳動裝置可以驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的第一個環(huán)節(jié),對軸28。軸32是連接到一個第二致動器37可以驅(qū)動固定滑輪24在旋轉(zhuǎn)的軸的旋轉(zhuǎn),與此同時28第一環(huán)12或持有驅(qū)動皮帶輪固定反對這樣的旋轉(zhuǎn)。第一個執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以包括任何常規(guī)旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu),例如一個步進(jìn)電機(jī),一種傳統(tǒng)的電動機(jī),或喜歡。第二致動器可能包括類似的組件,或可能包括一個第一制動器連接固定滑輪24至臂12為旋轉(zhuǎn)和第二制動貴重持有固定皮帶輪在固定位置相對于住房。第一和第二致動器是由傳統(tǒng)的指揮控制系統(tǒng)(沒有顯示)。
第一個和第二個鏈接鏈接12 14連接在第二個接頭面積34。第一個和第二個鏈接12和14能夠旋轉(zhuǎn)與尊重對方第二樞軸36,平行于第一樞軸28。一個第二個鏈接輪38是安裝在第二個接頭34和有一個圓周表面40,中心與第二樞軸36。第二個鏈接的滑輪38是固定的第二個鏈接14。還提供了一個住房42在第二個接頭34和固定到第一個鏈接12。住房42也有一個圓周表面44,中心與第二樞軸36。
第三個接頭46提供了遠(yuǎn)端22的第二個鏈接14。一個末端執(zhí)行器是安裝在滑輪48第三聯(lián)合46和能夠旋轉(zhuǎn)大約三分之一樞軸50。最終效應(yīng)有一個圓周表面輪48 52同心同第三樞軸50。一個末端執(zhí)行器54附加到末端執(zhí)行器輪48和能夠旋轉(zhuǎn)大約第三樞軸50。最后效應(yīng)器54可能包括手指或其他裝置對持有一個工件需要移動。
第一導(dǎo)輪56所安裝的第一個鏈接12之間的固定滑輪26和第二個鏈接輪38。第一導(dǎo)輪56有第一圓周表面58和第二圓周表面60。第二個惰輪62安裝第二個鏈接14和有一個第一圓周表面64和第二圓周表面66。第一和第二空轉(zhuǎn)滑輪56和62年68年和69年的旋轉(zhuǎn)軸線平行的第一、第二和第三支點軸28,36歲和50。
第一皮帶傳動71在第一個鏈接12包括一個第一次帶70參與圓周表面的固定滑輪30和第一圓周表面的第一導(dǎo)輪58,第二帶72擴(kuò)展從第二圓周表面66第一導(dǎo)輪62到圓周表面40第二聯(lián)系滑輪。第二個皮帶傳動75在第二環(huán)節(jié)包括第一次帶14 74擴(kuò)展從圓周表面44的住房42第一圓周表面64的第二個惰輪62。第二個帶76擴(kuò)展從第二圓周表面66的第二個惰輪62到圓周表面52的末端執(zhí)行器輪48。第一和第二皮帶74和76的第二個惰輪62形成第二皮帶傳動75的第二個鏈接。這個腰帶70、72、74和76是最好帶擁有就算牙齒的類型通常被稱為“同步皮帶”,并舉行緊對滑輪?；営薪慌涞难例X在圓周表面。它應(yīng)該受到那些熟練的藝術(shù),腰帶可以常規(guī)摩擦傳動皮帶,三角帶或鏈和將會選中相應(yīng)的滑輪。
在操作,將末端執(zhí)行器徑向,第一次執(zhí)行機(jī)構(gòu)35導(dǎo)致第一個鏈接12旋轉(zhuǎn)第一樞軸28雖然第二致動器37固定滑輪26對旋轉(zhuǎn)。因為固定滑輪26是固定就第一個鏈接12,旋轉(zhuǎn)的第一個鏈接12的結(jié)果在第一導(dǎo)輪56旋轉(zhuǎn)相反的方向作為第一個鏈接12。最好見圖3,如果例如第一個鏈接是順時針方向轉(zhuǎn)動的柜臺,第一導(dǎo)輪56將沿著順時針方向旋轉(zhuǎn)就第一個鏈接導(dǎo)致第二個帶72的第一個帶驅(qū)動移動。第二個帶72第一導(dǎo)輪56訂婚的第二個鏈接輪38,固定在第二個鏈接14。運動的帶72的順時針運動造成第二聯(lián)系皮帶輪38因此第二個鏈接14旋轉(zhuǎn)第二樞軸36在順時針方向相對于第一個鏈接12。運動的量的第二個鏈接相對于第一個鏈接取決于總體比率提供了第一個皮帶傳動71在第一個鏈接。這反過來取決于直徑的比值的固定滑輪26和第二個鏈接輪38以及直徑的比值,第一圓周表面58和第二圓周表面60第一導(dǎo)輪56。顯示在特定的化身,固定滑輪的直徑26倍直徑的第二個鏈接輪38。因此,而第一和第二圓周表面58和60第一導(dǎo)輪56有相同的直徑,一個450旋轉(zhuǎn)的第一個鏈接12在柜臺順時針方向?qū)?dǎo)致900旋轉(zhuǎn)的第二個鏈接14在順時針方向相對于第一個鏈接12。
因為住房42是固定在第一個鏈接12,第二個鏈接14旋轉(zhuǎn)有關(guān)第一個鏈接12造成第一個帶74的第二皮帶傳動75移動相對于第二個鏈接14。例如,如果第二個鏈接在順時針方向旋轉(zhuǎn),第一個帶74的第二個惰輪62將,將第二個惰輪62在柜臺順時針方向相對于第二個鏈接。這個舉動第二帶76,從事第二圓周表面66的第二個惰輪62年,在反時針方向。作為第二個帶76的第二皮帶傳動75是從事與末端執(zhí)行器輪48,運動的第二帶76的結(jié)果最終也轉(zhuǎn)向效應(yīng)器54逆時針方向相對于第二個鏈接14。
作為最好的顯示在圖3,大量的運動結(jié)束安裝工54相對于第二個鏈接14取決于直徑的圓周表面44的住房42,直徑之比第一和第二圓周表面64和66的第二個惰輪62和直徑的圓周表面52的末端執(zhí)行器輪48。特別說明的化身,直徑的比值之間的圓周表面44的住房42和64年第一圓周表面的第二個惰輪62是1:1。因此,第二個鏈接把900的順時針方向的結(jié)果在第二個導(dǎo)輪旋轉(zhuǎn)900在柜臺順時針方向。
直徑的第二周向表面66第二個惰輪是1 / z直徑的圓周表面64年第一。一個900的旋轉(zhuǎn)第一圓周表面64將導(dǎo)致900旋轉(zhuǎn)第二圓周表面66但是線性運動的皮帶76只1 / z線性運動的皮帶74。進(jìn)一步,該比率的直徑,第二圓周表面66的第二個惰輪62年到直徑的圓周表面52的末端執(zhí)行器輪48是1 /咱。因此,如果第二個導(dǎo)輪旋轉(zhuǎn)62到900年,最終只會旋轉(zhuǎn)450效應(yīng)器滑輪。因為最終的效應(yīng)器54生硬地附加到末端執(zhí)行器輪48,末端執(zhí)行器還旋轉(zhuǎn)450。這種安排將900順時針運動的第二個鏈接14相對第一個鏈接成一個450逆時針方向運動的末端執(zhí)行器54。
通過2之間的比例固定滑輪26和第二個鏈接輪38和1 / z之間的比例和末端執(zhí)行器住房42輪48保持方向的末端執(zhí)行器在整個旋轉(zhuǎn)運動的54個第一和第二個鏈接12和14。換句話說,末端執(zhí)行器54就保持其取向基本會在第一和第二個鏈接是旋轉(zhuǎn)。例如,如果第一個鏈接12移動450逆時針方向,第二個鏈接將900在順時針方向而末端執(zhí)行器在柜臺54 450旋轉(zhuǎn)順時針方向。
最終效應(yīng)同樣走向或遠(yuǎn)離第一聯(lián)合24和基地11。
進(jìn)一步利用這個安排是,住房可以與42相對較大的直徑比末端執(zhí)行器輪48。這是由于第二個惰輪62創(chuàng)建1 / z比第二圓周表面之間的66和末端執(zhí)行器輪48。建立1 / z比沒有第二個惰輪需要,末端執(zhí)行器的直徑滑輪48兩倍直徑的圓周表面44的住房。正如上面提到的,它需要一個相對較小的端效應(yīng)皮帶輪48。一個相對大的末端執(zhí)行器輪48會產(chǎn)生增加手臂的轉(zhuǎn)動慣性,使精確控制臂10更加困難。而且,相對大直徑的住房42提供額外的空間在中心的住房和第二個鏈接輪38一孔78可以提供。78年孔允許電線,纖維光學(xué),氣動或液壓軟管或其他細(xì)長元件90通過從第一個鏈接12到第二個鏈接沿著室內(nèi)的14個機(jī)器人臂10。在這些組件90傳遞的內(nèi)部鏈接12和14改善機(jī)械臂的外觀10和消除那些細(xì)長的組件的可能性成為住了什么東西或干擾機(jī)器人手臂的運動。一個額外的孔80中提供了該中心的末端執(zhí)行器輪48。這個孔80可用于傳輸細(xì)長元件90從第二個鏈接14到最后效應(yīng)器54。
在進(jìn)一步的操作模式,第一和第二致動器35和37經(jīng)營擺動第一個鏈接12和固定滑輪24關(guān)于第一樞軸28日在相同的旋轉(zhuǎn)速度。這有悖于整個摟著第一樞軸,沒有移動末端執(zhí)行器徑向。這個兩種模式的操作可以組合。因此,執(zhí)行器可以把固定滑輪和第一個鏈接同時在不同的速度。
1。一個機(jī)器人臂組成的基礎(chǔ):
第一個鏈接和第二個鏈接。說第一個鏈接有一個近端和遠(yuǎn)端,。第二環(huán)節(jié)有一個近端和遠(yuǎn)端。說近端結(jié)束第一環(huán)面積表示被連接到基地相對另外約一個第一轉(zhuǎn)動樞軸,。說近端第二環(huán)節(jié)被安裝到遠(yuǎn)端面積表示的說第一個鏈接為旋轉(zhuǎn)相對另外關(guān)于第二樞軸線平行于第一樞軸說。一個末端執(zhí)行器連接到遠(yuǎn)端面積的第二環(huán)節(jié)旋轉(zhuǎn)相對另外三分之一樞軸線平行于第一和第二樞軸表示。一個固定的滑輪可旋轉(zhuǎn)的安裝到說基于說第一樞軸定義一個圓周表面同心與說第一樞軸;第二個鏈接輪固定在第二環(huán)節(jié)對第二旋轉(zhuǎn)貴重樞軸,說第二個鏈接輪有一個圓周表面同心與第二樞軸。一個住房固定說第一個鏈接定義一個圓周表面同心與第二樞軸;結(jié)束效應(yīng)器滑輪固定說末端執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)之約說第三樞軸。說末端執(zhí)行器有一個圓周表面同心輪與說第三樞軸。第一次帶驅(qū)動器包括一個或多個帶連接的表面之間說周向固定滑輪和表示說第二個鏈接滑輪,這樣在旋轉(zhuǎn)的第一個鏈接,說回轉(zhuǎn)的說固定滑輪約說第一樞軸,說第二個鏈接將旋轉(zhuǎn)第二樞軸相對說第一個鏈接,說第一個皮帶傳動被安排提供一第一比率表示第一個鏈接的旋轉(zhuǎn)相對于固定滑輪和旋轉(zhuǎn)的說第二環(huán)節(jié)相對于說固定滑輪;第二皮帶驅(qū)動器包括一個或多個帶連接的表面之間說圓周說住房和說,在末端執(zhí)行器輪旋轉(zhuǎn)第二環(huán)節(jié)相對于第一個鏈接說關(guān)于第二樞軸,說末端執(zhí)行器將旋轉(zhuǎn)說第三樞軸相對于第二環(huán)節(jié),說第二皮帶傳動被安排提供第二個比率的旋轉(zhuǎn)第二環(huán)節(jié)相對于說第一個鏈接和末端執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)表示相對于第二聯(lián)系;一個或多個空轉(zhuǎn)滑輪rotatably安裝到一個或兩個鏈接,每個表示說空轉(zhuǎn)滑輪定義第一和第二圓周表面,至少一個包括一個第一次說皮帶傳動皮帶從事第一圓周表面的一個惰輪和第二皮帶從事第二圓周表面相同的惰輪。
2。一個機(jī)器人手臂,圖形在圖示1其中說第一比是2,第一環(huán)的旋轉(zhuǎn)角度說通過8原因說第二個鏈接輪和第二環(huán)節(jié)將通過角-26就說第一個鏈接。
3。一個機(jī)器人手臂,圖形在圖示1,其中表示第二比例是?/ z,第二環(huán)節(jié),通過旋轉(zhuǎn)角8原因說滑輪,末端效應(yīng)器表示將通過角嗎?/ z6就說第二個鏈接。
4。一個機(jī)器人手臂,圖形在圖示1,其中說,第一和第二圓周表面導(dǎo)輪有不同直徑表示
5。一個機(jī)器人手臂的圖示1,其中表示一個或多個空轉(zhuǎn)滑輪包括第一驅(qū)動導(dǎo)輪安裝在說第一個鏈接,說第一個皮帶傳動包括說第一驅(qū)動惰輪。
6。一個機(jī)器人手臂,圖形在圖示5,所述第一皮帶傳動皮帶延伸至包括第一表面說周向固定滑輪來表示說第一圓周表面的說第一導(dǎo)輪。
7。一個機(jī)器人手臂,圖形在圖示6,所述第一皮帶傳動由第二個帶延伸至第二周向表面的說第一導(dǎo)輪來表示第二環(huán)節(jié)滑輪。
8。一個機(jī)器臂作為圖形在圖示7,所述第一和第二圓周表面說第一導(dǎo)輪有1:1直徑比。
9。一個機(jī)器人手臂,圖形在圖示1,其中表示一個或多個空轉(zhuǎn)滑輪包括一第二驅(qū)動導(dǎo)輪安裝在第二環(huán)節(jié)。
10。一個機(jī)器人手臂,圖形在圖示9,所述第二皮帶傳動皮帶延伸至包括第一表面說圓周說住房說第一圓周表面的說第二驅(qū)動惰輪。
11。一個機(jī)器人手臂,圖形在圖示10,所述第二皮帶傳動進(jìn)一步包括一個第二帶延伸至第二周向表面的第二傳動導(dǎo)輪來表示末端執(zhí)行器滑輪。
12。一個機(jī)器人手臂,圖形在圖示會,其中率的大小表示第一圓周表面說的第二傳動惰輪的直徑在說第二圓周表面說的第二傳動導(dǎo)輪超過1:1。
13。機(jī)器人的手臂圖形在圖示1,其中說,第一個鏈接,說第二個鏈接長度相等。
14。機(jī)器人的手臂圖形在圖示1,進(jìn)一步包括細(xì)長的組件,所述第二連接輪包括一個內(nèi)部孔那里說細(xì)長組件擴(kuò)展從說第一鏈接到第二個鏈接說。
15。機(jī)器人的手臂圖形在圖示1,進(jìn)一步包括細(xì)長的組件,所述末端執(zhí)行器輪包括一個內(nèi)部孔那里說細(xì)長組件擴(kuò)展從第二末端執(zhí)行器鏈接說。
16。機(jī)器人的手臂圖形在圖示1,進(jìn)一步包括一個第一傳動裝置連接到基地,旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)說司機(jī)說第一個鏈接關(guān)于說第一樞軸。
湖 南 科 技 大 學(xué)
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）任 務(wù) 書
機(jī) 電 工 程 學(xué)院 機(jī) 械 設(shè) 計 制 造 及 其 自 動 化 系
系主任: （簽名） 2015 年 3 月 8 日
學(xué)生姓名: 學(xué)號: 專業(yè): 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
1 設(shè)計（論文）題目及專題： 焊接機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計
2 學(xué)生正式設(shè)計時間：自 2015 年 3 月 8 日開始至 2014 年 5 月 20 日止
3 設(shè)計（論文）所用資源和參考資料：
1）圖書館查閱有關(guān)焊接機(jī)械手結(jié)構(gòu)方面的書籍及科技期刊；
2）參閱焊接機(jī)械手的設(shè)計手冊、典型焊接機(jī)械手圖冊及在網(wǎng)上查閱與課題有關(guān)最新資料；
3）到焊接機(jī)械手使用現(xiàn)場和焊接機(jī)械手設(shè)計生產(chǎn)單位參觀并收集有關(guān)圖片及圖紙資料。
4 設(shè)計（論文）應(yīng)完成的主要內(nèi)容：
1)本焊接機(jī)械手的簡介和發(fā)展概況，及其基本的工作原理；
2)本焊接機(jī)械手的結(jié)構(gòu)分析，手臂、軸承、諧波齒輪減速器等結(jié)構(gòu)方案選擇設(shè)計說明；
3)本焊接機(jī)械手傳動方案設(shè)計和傳動參數(shù)的設(shè)計計算說明；
4)本焊接機(jī)械手結(jié)構(gòu)的設(shè)計與校核及其重要結(jié)構(gòu)參數(shù)的設(shè)計計算說明；
5 提交設(shè)計（論文）形式（設(shè)計說明與圖紙或論文等）及要求：
1)本機(jī)械手總裝配圖、零部件圖等共折合A0不少于2.5張；
2)設(shè)計計算說明書一份（小四號字打印不少于40頁，文中可插自畫圖和表格，規(guī)范見校文件）；
3)刻碟一張（內(nèi)容為本設(shè)計的電腦設(shè)計圖和設(shè)計計算說明書）；
6 發(fā)題時間： 2015 年 03 月 08 日
指導(dǎo)教師： （簽名）
學(xué) 生： （簽名）
湖南科技大學(xué) 2014 屆畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告
題 目
焊接機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計
作者姓名
學(xué)號
所學(xué)專業(yè)
機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
1、 研究的意義，同類研究工作國內(nèi)外現(xiàn)狀、存在問題（列出主要參考文獻(xiàn)）
背景和研究意義:
隨著工業(yè)自動化發(fā)展的需要，焊接機(jī)械手在工業(yè)應(yīng)用中越來越重要。焊接機(jī)械手可以代替人手的繁重勞動，顯著減輕工人的勞動強(qiáng)度，提高勞動生產(chǎn)率和自動化水平，解決了工業(yè)生產(chǎn)中長期頻繁單調(diào)的操作。也提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)速度，所以機(jī)械手的使用是非常高效的，因此需要設(shè)計出讓人跟滿意的焊接機(jī)械手。
焊接機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計與一般的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計相比，既具有類似性，又有其獨特性。從機(jī)構(gòu)學(xué)的角度來看，機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)可看作是一系列連桿通過旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、移動關(guān)節(jié)連接起來的開式運動鏈。 與一般機(jī)構(gòu)相比，機(jī)械手的開鏈結(jié)構(gòu)型式具有靈巧性和空間可達(dá)性等，但由于開鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)實際上是一系列懸臂桿件串聯(lián)而成的，機(jī)械誤差和彈性變形的累計，影響機(jī)械手的剛度和精度。因此，機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計既要滿足強(qiáng)度要求，又要考慮剛度和精度。另一方面，機(jī)械手的機(jī)械結(jié)構(gòu)，特別是關(guān)節(jié)傳動系統(tǒng)，是整個伺服系統(tǒng)中的一個組成部分，無論是結(jié)構(gòu)的緊湊性、靈巧性，還是在運動時的穩(wěn)定性、快速性等伺服性能，都比一般機(jī)構(gòu)有更高的要求。
焊接機(jī)械手雖然有多種結(jié)構(gòu)形式，但大體上都可以分為3大組成部分，即本體、點焊焊接系統(tǒng)及控制系統(tǒng)。目前應(yīng)用較廣的點焊機(jī)器人，其本體形式為直角坐標(biāo)簡易型及全關(guān)節(jié)型。前者可具有1～3個自由度，焊件及焊點位置受到限制；后者具有5～6個自由度，能在可到達(dá)的工作區(qū)間內(nèi)任意調(diào)整焊鉗姿態(tài)，以適應(yīng)多種形式結(jié)構(gòu)的焊接。
對焊接機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行研究，目的是尋找在不同要求下最優(yōu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，以最大效益的滿足生產(chǎn)需要。
國內(nèi)外現(xiàn)狀、存在問題：
工業(yè)焊接機(jī)械手的發(fā)展過程可分為三代，第—代，為示教再現(xiàn)型，它主要由機(jī)器手控制器和示教盒組成，可按預(yù)先引導(dǎo)動作記錄下信息重復(fù)再現(xiàn)執(zhí)行，當(dāng)前工業(yè)中應(yīng)用最多。第二代為感覺型，如有力覺觸覺和視覺等，它具有對某些外界信息進(jìn)行反饋調(diào)整的能力，目前已進(jìn)入應(yīng)用階段。第三代為智能型它具有感知和理解外部環(huán)境的能力，在工作環(huán)境改變的情況下，也能夠成功地完成任務(wù)，它尚處于實驗研究階段。
1、國外工業(yè)機(jī)器人的的發(fā)展
美國是機(jī)器人機(jī)械手的誕生地，早在1961年，美國的ConsolidedControlCorp和AMF公司聯(lián)合研制了第一臺實用的示教再現(xiàn)機(jī)器人。經(jīng)過40多年的發(fā)展，美國的機(jī)器人機(jī)械手技術(shù)在國際上仍一直處于領(lǐng)先地位。其技術(shù)全面、先進(jìn)，適應(yīng)性也很強(qiáng)。
日本在1967年從美國引進(jìn)第一臺機(jī)器人，1976年以后，隨著微電子的快速發(fā)展和市場需求急劇增加，日本當(dāng)時勞動力顯著不足，工業(yè)機(jī)器人在企業(yè)里受到歡迎，使其日本工業(yè)機(jī)器人得到快速發(fā)展，現(xiàn)在無論機(jī)器人的數(shù)量還是機(jī)器人的密度都位居世界第一。德國引進(jìn)機(jī)器人的時間比英國和瑞典大約晚了五六年，但戰(zhàn)爭所導(dǎo)致的勞動力短缺，國民的技術(shù)水平較高等社會環(huán)境，卻為工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展、應(yīng)用提供了有利條件。目前，德國工業(yè)機(jī)器人的總數(shù)占世界第二位，僅次于日本。
2、國內(nèi)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展
我國工業(yè)機(jī)器人起步于20世紀(jì)70年代初期，我國于1972年開始研制自己的工業(yè)機(jī)器人。進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，隨著改革開放的不斷深入，在高技術(shù)浪潮的沖擊下，我國機(jī)器人技術(shù)的開發(fā)與研究得到了政府的重視與支持，“七五”期間，國家投入資金，對工定機(jī)器人及零部件進(jìn)行攻關(guān)，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機(jī)器人成套技術(shù)的開發(fā)，研制出了噴漆，點焊，弧焊和搬運機(jī)器人。，國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃開始實施，經(jīng)過幾年研究，取得了一大批科研成果。成功地研制出了一批特種機(jī)器人。
從2O世紀(jì)9O年代初期起，我國的國民經(jīng)濟(jì)進(jìn)入實現(xiàn)兩個根本轉(zhuǎn)變期，掀起了新一輪的經(jīng)濟(jì)體制改革和技術(shù)進(jìn)步熱潮，我國的工業(yè)機(jī)器人又在實踐中邁進(jìn)了一大步，先后研制了點焊，弧焊，裝配，噴漆，切割，搬運，碼垛等各種用途的工業(yè)機(jī)器人，并實施了一批機(jī)器人應(yīng)用工程，形成了一批工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地，為我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎(chǔ)。但是與發(fā)達(dá)國家相比，我國工業(yè)機(jī)器人還有很大差距。
2、 研究目標(biāo)、內(nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問題（根據(jù)任務(wù)要求進(jìn)一步具體化）
研究目標(biāo)：完成焊接機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
研究內(nèi)容：
本設(shè)計研究焊接機(jī)械手，以完成汽車的車身、底盤等重要部位的焊接工作。
進(jìn)行機(jī)械手的原理方案設(shè)計，比較并提出系統(tǒng)的總體方案。
根據(jù)技術(shù)要求進(jìn)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計：
1.加強(qiáng)度現(xiàn)實生產(chǎn)中工業(yè)焊接機(jī)械手的理解
2.設(shè)計前對機(jī)械手主要的知識認(rèn)知
3.對焊接機(jī)械手的各主要組成部分的分析，設(shè)計方案的確定
4.確定機(jī)械手的主要結(jié)構(gòu)
5.對各主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行計算分析
6.確定機(jī)械手各部件的可靠性
7.繪制主要結(jié)構(gòu)零件圖
8.繪制裝配圖
擬解決的關(guān)鍵問題
1.選取機(jī)械手的坐標(biāo)形式及自由度；
2設(shè)計各機(jī)械手的執(zhí)行機(jī)構(gòu)：如點焊部分、手腕、手臂；
3.傳動系統(tǒng)的設(shè)計；
3、 特色與創(chuàng)新之處
通過本次對焊接機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計，可以縮短提升機(jī)設(shè)計周期，提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量和使用壽命，提高企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力和市場競爭能力。
4、 擬采取的研究方法、步驟、技術(shù)路線
先把本設(shè)計模塊化處理，它包含選型（坐標(biāo)型式），腰部回轉(zhuǎn)，手臂俯仰，直線位移，焊槍與手臂結(jié)合5部分。細(xì)化每部分的設(shè)計思路如下表：
1
2
3
4
坐標(biāo)型式
直角坐標(biāo)式
圓柱坐標(biāo)式
球坐標(biāo)式
關(guān)節(jié)式
腰部回轉(zhuǎn)
齒輪傳動
蝸輪蝸桿
帶傳動
手臂俯仰
齒輪傳動
蝸輪蝸桿
帶傳動
直線位移
齒條傳動
液壓傳動
氣壓傳動
滾珠絲杠副
焊槍手臂結(jié)合
夾持式
吸附式
如圖可得：可能采用的方案共：4x3x3x4x2=288種
本設(shè)計研究汽車車身焊接的機(jī)械手，以完成汽車的車身、底盤等重要部位的焊接工作。
方案一：直角坐標(biāo)式機(jī)械手，蝸輪蝸桿傳動，直線位移液壓傳動，焊槍手臂結(jié)合吸附式。
方案二：關(guān)節(jié)式機(jī)械手，齒輪傳動，直線位移滾珠絲杠副。焊槍手臂夾持式。
方案三：直角坐標(biāo)式機(jī)械手，齒輪傳動，直線位移齒條傳動，焊槍手臂結(jié)合夾持式。
方案四：球坐標(biāo)式機(jī)械手，齒輪傳動，直線位移氣壓傳動，焊槍手臂結(jié)合吸附式。
本設(shè)計中要求腰部回轉(zhuǎn)和手臂俯仰，加工范圍較大；盡可能減少機(jī)體空間更優(yōu)；并要求進(jìn)行電焊，因此對位置精度要求較高；焊槍要長時間工作。
因此選用方案二為最優(yōu)方案。
5、 擬使用的主要設(shè)計、分析軟件及儀器設(shè)備
設(shè)計軟件：AutoCAD、Pro/E。
6、 參考文獻(xiàn)
[1]李雷陣，胡小建，王求.《全國機(jī)械裝備先進(jìn)制造技術(shù){廣州)高峰論壇》.文集：機(jī)械工業(yè)出版社，2005
[2]李坤，楊家軍.《5自由度焊接機(jī)械手的運動學(xué)研究》：機(jī)器人技術(shù)，機(jī)械工程師2007
年第4期
[3]張建民.《機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計》第三版.高等教育出版社
[4]尹志強(qiáng).《系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書》.機(jī)械工業(yè)出版社
[5]張利萍.液壓傳動系統(tǒng)及設(shè)計[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005:1-402.
[6]楊東邦.機(jī)械CAD制圖與標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1998
[7]王政.焊接工裝夾具及變位機(jī)械.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003.
[8]張建民.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計網(wǎng).北京:北京理工大學(xué)出版社，2006.
[9]何家金.機(jī)械電氣自動控制網(wǎng).重慶:重慶大學(xué)出版社，2002.
[10]周驥平，林崗.機(jī)械制造自動化技術(shù)網(wǎng).北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2007.
[11]吳宗澤.機(jī)械零件設(shè)計手冊[K1.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2003.
[12]孫樹棟.《工業(yè)機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ)》.西北工業(yè)大學(xué)出版社2006.4,75-76.
[15]CraigJJ.IntroductiontoRoborics[J].NewYork:AddisonWeskyPublishingCo.,1989
注：
1、開題報告是本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）的一個重要組成部分。學(xué)生應(yīng)根據(jù)畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書的要求和文獻(xiàn)調(diào)研結(jié)果，在開始撰寫論文之前寫出開題報告。
2、參考文獻(xiàn)按下列格式（A為期刊，B為專著）
A：[序號]、作者（外文姓前名后，名縮寫，不加縮寫點，3人以上作者只寫前3人，后用“等”代替。）、題名、期刊名（外文可縮寫，不加縮寫點）年份、卷號（期號）：起止頁碼。
B：[序號]、作者、書名、版次、（初版不寫）、出版地、出版單位、出版時間、頁碼。
3、表中各項可加附頁。
4
封面樣式
湖 南 科 技 大 學(xué)
開題報告
學(xué) 生 姓 名：
學(xué) 院： 機(jī)電工程學(xué)院
專業(yè)及班級： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化五班
學(xué) 號：
指導(dǎo)教師：
2015 年 4 月 10 日
摘 要
本設(shè)計為焊接機(jī)械手的結(jié)構(gòu)設(shè)計，主要研究內(nèi)容：腰部回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計；大、小臂和腕部回轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計。
本設(shè)計由整體布局入手，參考現(xiàn)有關(guān)節(jié)型機(jī)械臂的相關(guān)設(shè)計，初步確定腰部的轉(zhuǎn)動慣量，從而確定電機(jī)的選型，安裝等相關(guān)設(shè)計。在機(jī)械臂的靈活和精度的前提下完成總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計，然后根據(jù)總體結(jié)構(gòu)，從而確定本設(shè)計的機(jī)械臂各個主要零部件的設(shè)計。
在主要零部件的設(shè)計中，主要包括腰部殼體的設(shè)計、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計、軸承的選擇、電機(jī)的設(shè)計計算、大小臂的結(jié)構(gòu)和固定等。
本設(shè)計整體在現(xiàn)有關(guān)節(jié)型機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)上做了修改，使得它能夠更好的滿足本設(shè)計的設(shè)計要求。本設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、外形尺寸小、設(shè)備費用低、運轉(zhuǎn)安全、操作方便、便于維修和管理。
關(guān)鍵詞：機(jī)械手；諧波減速器；結(jié)構(gòu)設(shè)計
ABSTRACT
The design for the design of welding structure of the manipulator, the main research contents: the design of the waist turning mechanism； structure design of large, small arm and wrist rotation.
This design by the overall layout with reference to the relevant design, the existing joint type manipulator, preliminary determine the moment of inertia of the waist, so as to determine the motor selection, installation and other related design. Complete the design of the overall structure of the flexible manipulator based on precision and the next, and then based on the overall structure, design of mechanical arm to determine the design of all the major components of the.
The design of the main components, including the housing design, structural design of shaft, bearing selection, design and calculation of the size of motor, arm structure and fixed.
The design of the whole made changes in the existing joint type manipulator structure, so that it can better meet the design requirement of this design. The design has simple structure, light weight, small size, low cost of equipment, operation safety, convenient operation, easy to repair and management.
KeyWords：robot arm；harmonic drive；structure design
湖 南 科 技 大 學(xué)
畢 業(yè) 設(shè) 計（ 論 文 ）
題目
焊接機(jī)械手結(jié)構(gòu)設(shè)計
作者
學(xué)院
機(jī)電工程學(xué)院
專業(yè)
機(jī)械設(shè)計制造及其自動化
學(xué)號
指導(dǎo)教師
二〇一五 年 五 月 二十八 日
湖 南 科 技 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)人評語
[主要對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）的工作態(tài)度，研究內(nèi)容與方法，工作量，文獻(xiàn)應(yīng)用，創(chuàng)新性，實用性，科學(xué)性，文本（圖紙）規(guī)范程度，存在的不足等進(jìn)行綜合評價]
指導(dǎo)人： （簽名）
年 月 日
指導(dǎo)人評定成績：
湖 南 科 技 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱人評語
[主要對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）的文本格式、圖紙規(guī)范程度，工作量，研究內(nèi)容與方法，實用性與科學(xué)性，結(jié)論和存在的不足等進(jìn)行綜合評價]
評閱人： （簽名）
年 月 日
評閱人評定成績：
湖 南 科 技 大 學(xué)
畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯記錄
日期：
學(xué)生： 學(xué)號： 班級：
題目：
提交畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會下列材料：
1 設(shè)計（論文）說明書 共 頁
2 設(shè)計（論文）圖 紙 共 頁
3 指導(dǎo)人、評閱人評語 共 頁
畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會評語：
[主要對學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）的研究思路，設(shè)計（論文）質(zhì)量，文本圖紙規(guī)范程度和對設(shè)計（論文）的介紹，回答問題情況等進(jìn)行綜合評價]
答辯委員會主任： （簽名）
委員： （簽名）
（簽名）
（簽名）
（簽名）
答辯成績：
總評成績：
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